基于SPME-GC-MS的卤牛肉贮藏过程中挥发性风味物质的变化规律研究

宋依亭 康峻 朱燕莉 黎明 张佳敏 白婷 吉莉莉 陈林

摘要：为了分析卤牛肉在贮藏过程中挥发性风味物质的变化规律，文章采用固相微萃取-气相色谱-质谱（SPME-GC-MS）联用法对不同贮藏时间（0，1，3，5，7，10 d）的卤牛肉的挥发性风味物质进行分析。采用气味活度值（odor activity value，OAV）以及主成分分析（principal component analysis，PCA）对卤牛肉贮藏过程中挥发性风味物质的变化进行研究。结果表明，挥发性风味物质主要为醛类、醇类、烃类、酮类，关键风味物质（OAV＞1）有β-月桂烯、右旋柠檬烯、桉叶油醇、芳樟醇、乙酸芳樟酯、草蒿脑、茴香脑等13种。PCA分析表明，右旋柠檬烯、（R）-（+）-苎烯、β-月桂烯、草蒿脑、芳樟醇、α-松油醇、乙基麦芽酚、茴香脑8种风味物質对卤牛肉整体风味贡献较大。该研究揭示了卤牛肉贮藏过程中挥发性风味物质的种类及其变化规律，为卤牛肉加工后贮藏风味变化规律提供了基础资料。

关键词：卤牛肉；贮藏；挥发性风味物质；OAV分析；PCA

中图分类号：TS251.52      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2024）04-0054-06

Change Rule of Volatile Flavor Substances of Braised Beef During

Storage Based on SPME-GC-MS

SONG Yi-ting， KANG Jun， ZHU Yan-li， LI Ming， ZHANG Jia-min， BAI Ting， JI Li-li， CHEN Lin*

（Key Laboratory of Meat Processing in Sichuan Province， Chengdu University，

Chengdu 610106， China）

Abstract： In order to analyze the change rule of volatile flavor substances of braised beef during storage， in this paper， solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry （SPME-GC-MS） is used to analyze the volatile flavor substances of braised beef with different storage time （0，1，3，5，7，10 d）. Odor activity value （OAV） and principal component analysis （PCA） are used to study the changes of volatile flavor substances of braised beef during storage. The results show that volatile flavor substances are mainly aldehydes， alcohols， hydrocarbons and ketones. There are 13 key flavor substances （OAV>1）， including β-laurene， D-limonene， eucalyptol， linalool， linalyl acetate， estragole， anethole and so on. PCA analysis shows that eight flavor substances contribute significantly to the overall flavor of braised beef， namely D-limonene， （R）-（+）-limonene， β-laurene， estragole， linalool， α-terpineol， ethyl maltol and anethole. In this study， the types and change rule of volatile flavor substances of braised beef during storage are revealed， which has provided basic data for the flavor change rule of braised beef during storage after processing.

Key words： braised beef; storage; volatile flavor substances; OAV analysis; PCA

收稿日期：2023-10-19

基金项目：四川省科技计划项目（2020YFN0153，2022ZHCG0065，2023YFN0056）；阿坝州科技计划项目（R23CGZH004）

作者简介：宋依亭（1996—），女，硕士研究生，研究方向：食品加工与安全。

*通信作者：陈林（1982—），男，副研究员，博士，研究方向：食品加工与安全控制。

卤牛肉有着悠久的历史，是中国传统肉制品之一，其滋味醇厚，口感鲜美。传统卤牛肉通过卤制、包装、杀菌等工艺加工后，产品货架期大幅度延长，扩大了销售范围[1]。同时，由于卤牛肉制品营养丰富，脂肪含量较低，具有防止缺铁性贫血、减肥增肌的作用，受到了很多关注健康人群的偏爱[2]。李娟[3]采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用法分析了我国西南、西北、华中、华北、华东等不同地区23种酱牛肉中挥发性风味化合物的组成、含量和整体贡献，结果表明酱卤牛肉的EUC值均高于MSG的鲜味阈值，具有较强的鲜味；St.Angelo等[4]通过感官评价和GC-MS分析发现己醛和2，3-辛二酮与感官评分和硫代巴比妥酸值显著相关。乙醛可能是牛肉过度加热产生异味的主要成分；不饱和脂肪酸的氧化可产生醛类物质，醛类对肉类风味的形成有很大贡献[5]。李素等[6]研究发现在酱牛肉加工过程中，滚揉腌制时加水量对产品风味有重要影响。对加水量0%、5%、10%、15%、20%、25%进行比较，以10%加水量进行滚揉腌制可获得最浓郁的香气。但针对卤牛肉制品在常温贮藏过程中挥发性风味化合物变化规律的研究未见报道。

本研究以牛肉为原料，采用传统卤煮方式对牛肉进行加工制作，并利用SPME-GC-MS法测定卤牛肉在贮藏过程中（0，1，3，5，7，10 d）的挥发性风味成分，为卤牛肉加工后的贮藏提供了基础资料。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料

牛肉：购自成都市十陵菜市场；卤料：姜、八角、花椒、桂皮、冰糖、山楂、大豆油、茴香、丁香、大葱，由肉类加工四川省重点实验室提供。

1.1.2 试剂

苯甲醛、2，4，6-三甲基吡啶、正己烷（均为色谱纯）。

1.2 仪器与设备

JCG50夹层锅、50/20 μm DVB/CAR/PDMS萃取头 美国安捷伦公司；PAL RSI85 CTC多功能自动进样器（含SPME进样器）、HY-DGJD低温高湿解冻机 山东华誉机械设备有限公司；350切条机 诸城市盛嘉食品机械有限公司；PF-DR300智能调控风干发酵装置、BYZG-20油炸机、BQPJ-I台式切片机 嘉兴艾博实业股份有限公司；FY50全自动不锈钢反压高温蒸煮锅 诸城市时顺机械有限公司；BCD-452WDPF冷藏冰箱 青岛海尔股份有限公司。

1.3 试验方法

将牛腱子肉去除筋膜，洗净，顺纹路切成4 cm见方的长条，腌制入味：加入一定量料酒、盐50 g并搅拌均匀，参照赵福建[7]、苗清霞等[8]的方法：清水（热）20 kg、豆油4 kg、大蒜50 g、食用盐2.5 kg、老抽1.5 kg、丁香25 g、大茴香100 g、桂皮50 g、鲜姜100 g、花椒100 g、胡椒25 g、大葱150 g、草果50 g、山奈100 g，热锅凉油，下入葱、姜、蒜爆香，淋上料酒，加入酱油、盐及其他调料，加入热水（鸡汤效果更佳），待热水沸腾后下牛肉，大火煮制30 min。牛肉的卤制：在2.5 kg水中加入食盐适量、大豆油250 g、料酒10 g、白砂糖10 g、味精5 g、鲜姜末20 g、八角5 g、茴香10 g、花椒10 g、丁香5 g、桂皮5 g、大葱30 g，水沸腾后调至中火保持微沸腾30 min，然后加入每组800 g牛肉样品进行卤制，大火煮制30 min，然后小火熬煮30 min至卤制完成。卤煮结束后，将卤汤搅拌均匀，从煮锅中部吸取250 mL卤汤[9]；将卤牛肉冷却至室温，去除筋膜，根据不同的实验指标取样；每个样品取样2次，放入0～4 ℃环境中贮藏，冷藏工艺参考周星辰等[10]的研究。分别选取贮藏0，1，3，5，7，10 d的样品进行测定。

1.4 挥发性风味物质的测定

1.4.1 气相色谱条件

GC程序参照白婷等[11]的方法并适当修改。

1.4.2 质谱条件

MS条件：电子电离源（EI）；电子能量70 eV；离子源温度250 ℃，四极杆温度180 ℃；检测器电压340 V；质量扫描范围（m/z）：35～500 u。

1.4.3 定性方法

定性：对化合物进行分析时，将得到的数据在仪器的NIST 14.L谱库中进行检索和匹配，选择匹配度高于85%的物质。

定量：以2，4，6-三甲基吡啶作为内标物质进行定量分析，根据式（1）计算各物质的绝对含量。

绝对含量（μg/kg）=P×V×AiA×m。（1）

式中：P为内标物质的质量浓度，2 mg/mL；V为内标物质的体积，1 mL；Ai为各组分的峰面积；A为内标物质的峰面积；m为样品的质量，0.003 kg。

1.4.4 关键挥发性风味物质的确定

OAV是挥发性成分绝对含量与阈值的比值，其数值的大小可以反映各挥发性成分对样品风味的贡献程度，参考王卫等[12]、昝博文等[13]的方法。根据张旭等[14]的研究以及《化合物嗅觉阈值汇编》共检索到21种阈值。OAV＞1说明该化合物对卤牛肉贮藏过程中挥发性风味的贡献较大[9-10]。OAV按照式（2）计算：

OAV=Ci/Ti。（2）

式中：Ci为某挥发性风味成分的绝对含量，μg/kg；Ti为该成分的风味阈值，μg/kg。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2019进行数据统计，并结合SIMCA 14.1 Statistics进行主成分分析，利用Score Scatter Plot M1进行作图。

2 结果与分析

2.1 卤牛肉贮藏过程中挥发性风味物质分析结果

卤牛肉贮藏过程中挥发性风味物质见表1。

由表1可知，0，1，3，5，7，10 d 6个阶段共检测出29种挥发性风味物质。主要为醛类（苯甲醛、正壬醛、十六醛）、醇类（桉叶油醇（桔梗）、顺-α，α-5-三甲基-5-乙烯基四氢化呋喃-2-甲醇、2-呋喃甲醇，5-四氢呋喃甲醇，5-三甲基，顺式-、α-甲基-α-[4-甲基-3-戊烯基]氧甲醇、芳樟醇、2-苯乙醇、4-甲基-1-甲基乙基-3-环己烯-1-醇、α-松油醇、2，6-辛二烯-1，8-二醇、L-香芹醇、2，6-辛二烯-1-醇，3，7-二甲基、2-环己烯-1-醇，2-甲基-5-（1-甲基乙烯基））、酯类（2，6-辛二醇-1-醇，3，7-二甲基乙酸酯、乙酸松油酯、乙酸芳樟酯）、烯类（β-月桂烯、（R）-（+）-苎烯（右旋柠檬烯）、2，6，6-三甲基双环庚基庚烯）、酮类（（S）-（+）-香芹酮、左旋香芹酮）和其他类（茴香脑、草蒿脑、乙基麦芽酚、反式芳樟醇氧化物、2，4，6-三甲基吡啶）。由表1可知，卤牛肉贮藏过程中绝对含量＞667 μg/kg的风味物质有芳樟醇、茴香脑、乙酸芳樟酯、（R）-（+）-苎烯、乙基麦芽酚、桉叶油醇、草蒿脑、β-月桂烯8種。这些物质主要具有甜橙香味、青菜味及肉桂味、草莓味、绿叶薄荷味、蜡质味、甜焦糖果酱味、清凉的草药味及果香味。此次检测出的风味物质种类（29种）少于潘晓倩等[15]检测出的种类（56种），可能与检测方法及灵敏度有关。

由SIMCA-P软件得到卤牛肉6次检测贮藏过程中挥发性风味物质主成分分析图，见图1。

由图1中A可知，卤牛肉在贮藏过程中挥发性风味物质数据点均分布于95%置信区间内，分别位于得分图的不同象限，表明样品在10 d贮藏过程中挥发性风味物质存在一定差异，与Li等[16]的研究结果相似。其中，1 d、7 d和10 d中主成分较为一致，0 d和3 d在主成分图中的距离较近，说明0 d和3 d贮藏过程中挥发性物质的差异较小，在图中并无明显重叠，由此可知PCA能够判别不同贮藏时间的卤牛肉样品，5 d位于一个单独象限中。总体可分为三类，5 d的样品单独成一类，0，3 d聚为一类，1，7，10 d聚为一类。0，3 d与1，7，10 d阶段的样品之间距离较远，说明卤牛肉在贮藏初期，风味物质反应相对频繁，所以挥发性风味物质差异较大[16]。这一结果和传统虾膏发酵过程中挥发性风味化合物特征结果类似[17]。同时，0 d和3 d样品距离极其接近，说明0 d和3 d贮藏期间风味差异较小，1，7，10 d样品距离也极其接近，说明1，7，10 d贮藏期间风味差异较小，在此期间风味成分趋于稳定，这与Al-Dalali等[18]的研究结果相似。根据主成分特征值及载荷图计算得到卤牛肉在贮藏期间挥发性风味的主成分得分。由图1中A可知，以t[1]为横坐标、t[2]为纵坐标，0 d和3 d在t[1]横坐标呈高度正相关且距离较近，表明在此期间风味物质组成及含量较稳定；0 d和3 d均位于第四象限，主要以右旋柠檬烯、芳樟醇、乙酸芳樟酯、茴香脑为特征风味物质，分别具有强烈的甜橙香味和甜茴香甘草味；其次，风味物质包含桉叶油醇（呈桉树草本味）、乙基麦芽酚、草蒿脑、α-松油醇、β-月桂烯、苯甲醛、十六醛、2，6，6-三甲基双环庚基庚烯等其他12种风味物质，此阶段风味物质主要富含芳香薄荷和柑橘果味[19]；1，7，10 d都位于第二、三象限，主要以茴香脑、乙酸芳樟酯、（R）-（+）-苎烯（右旋柠檬烯）、桉叶油醇、芳樟醇、乙基麦芽酚为特征风味物质，挥发性化合物如乙酸乙酯、4-乙基-2-甲氧基苯酚（4-EG）、2-甲氧基苯酚、乙酸、4-烯丙基-2-甲氧基苯酚、2，3，5，6-四甲基吡嗪、（E）-3，7-二甲基-2，6-辛二烯醛、乙酸芳樟酯等可能与这些香料有关[20]，具有柑橘香味、甜茴香甘草味以及甜焦糖果酱味；其次，风味物质还包含α-松油醇、苯甲醛、反式芳樟醇氧化物、2-苯乙醇、草蒿脑、香芹酮、乙酸松油酯、十六醛等其他18种风味物质[21]；5 d位于第一象限，由图1可知，在t[1]横坐标和t[2]纵坐标呈高度正相关且与其他天数距离较远，说明在此期间风味物质单独组成及含量稳定，在p[1]和p[2]象限中呈高度正相关，表明风味物质在此期间含量最高，其中结合p[1]和p[2]正相关主要风味物质有十六醛、苯甲醛、乙基麦芽酚、三甲基-5-乙烯基四氢化呋喃-2-甲醇、2，6，6-三甲基双环庚基庚烯、β-月桂烯、右旋柠檬烯、桉叶油醇、芳樟醇、α-松油醇，此阶段风味物质富含坚果风味和柑橘果味。

2.2 挥发性风味物质气味活度值分析

挥发性风味物质对卤牛肉总体风味的贡献程度主要由阈值和绝对含量共同决定，通过气味活度值（OAV）法可以确定卤牛肉中的关键挥发性风味物质[22]。卤牛肉在贮藏过程中主要挥发性风味物质气味活度值结果见表2。

由表2可知，贮藏过程中共计算出13种关键风味物质（OAV>1），根据试验表明阈值以及各挥发性成分的含量，芳樟醇和茴香脑贡献率最大，其次为（R）-（+）-苎烯、桉叶油醇。OAV>1表明该物质在卤牛肉贮藏过程中为主体香气成分；卤牛肉贮藏过程中挥发性风味物质（R）-（+）-苎烯在0，1，3，5，7，10 d时都有检出，桉叶油醇也在0，1，3，5，7，10 d时检出，β-月桂烯也在0，1，3，5，7，10 d时检出；芳樟醇在3 d时检出；乙酸松油酯在贮藏期间含量较少；草蒿脑在3 d时检出。在贮藏第3天有10种关键风味物质，主要为醇类（桉叶油醇、芳樟醇）、烯类（β-月桂烯、（R）-（+）-苎烯）、酯类（乙酸芳樟酯）和其他类（乙基麦芽酚、草蒿脑、茴香脑）。第10天有7种关键风味物质。其中，乙基麦芽酚和草蒿脑对卤牛肉的风味具有重要的决定作用，乙基麦芽酚为食品添加剂，为卤牛肉在贮藏过程中增香，醛类化合物是重要组成部分，有较低的气味阈值，在挥发性风味物质中起着巨大的作用[23]。Jin等[24]发现卤料中茴香脑是含量最高的成分，而茴香脑可能与卤牛肉加工中的卤料有关[25]。李娟等[26]发现酱卤牛肉主体风味物质为1-甲基萘、肉豆蔻醛、芳樟醇、α-松油醇、桉叶油醇、庚醛、正壬醛、茴香脑、2-戊基呋喃[27]。韩凯等[21]发现酱牛肉的主要风味物质为醛类、烃类、醇类，由于卤牛肉在不同时间段的加工工艺有差异，所以不同卤牛肉在贮藏期间挥发性风味物质有很大的变化。由表2可知，醛类中正壬醛的OAV大于1，对卤牛肉贮藏过程中的风味有较大贡献，主要体现为柑橘香、果香以及油性坚果香味[18]；醇类中桉叶油醇、芳樟醇的OAV都大于1，主要体现为果香、铃兰香、木香、药草香。

3 结论

利用固相微萃取-气相色谱-质谱（SPME-GC-MS）联用法对不同贮藏时间（0，1，3，5，7，10 d）的卤牛肉的挥发性风味物质进行分析，在卤牛肉贮藏期间共检测出29种挥发性风味物质：醛类3种、醇类12种、酯类4种、烯类3种、酮类2种、其他类5种。气味活度值（OAV）分析确定出13种关键风味物质（OAV>1），其中，在贮藏的第0，1天各有9种，在第3天有10种，在第5天有8种，在第7，10天各有7种。经计算，芳樟醇及茴香脑的贡献最大，其次为（R）-（+）-苎烯、桉叶油醇。正壬醛的OAV大于1，对卤牛肉贮藏过程中的风味有较大贡献。PCA分析进一步证实，在0 d和3 d贮藏期间主要以右旋柠檬烯、芳樟醇、乙酸芳樟酯、茴香脑为特征风味物质；在1，7，10 d贮藏期间主要以茴香腦、乙酸芳樟酯、（R）-（+）-苎烯（右旋柠檬烯）、桉叶油醇、芳樟醇、乙基麦芽酚为特征风味物质。本研究揭示了卤牛肉贮藏过程中挥发性风味物质的种类及其气味活度值变化规律，为卤牛肉贮藏过程中挥发性风味物质的变化提供了参考。

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